KDS 41 60 30 조적식 구조 강도 설계법
1. 일반사항
1.1 목적
- 조적식 구조의 안전성, 사용성, 내구성을 확보하기 위해 조적식 구조 강도 설계법의 일반적인 요구사항과 설계 방법에 대한 기술적인 사항들을 규정한다.
1.2 적용범위
- 조적식 건축물 및 공작물에 적용되는 조적식 구조의 일반적인 요구사항, 재료, 설계, 품질관리 등 관련 기준을 규정한다.
1.3 참고 기준
- 1.3.1 관련 법규: 내용 없음.
- 1.3.2 관련 기준:
- KDS 41 60 05 조적식 구조 일반
- KDS 41 60 10 조적식 구조 재료의 기준
- KDS 41 60 15 조적식 구조 설계 일반
1.4 용어의 정의
- KDS 41 60 05에 따른다.
1.5 기호의 정의
- KDS 41 60 05에 따른다.
2. 조사 및 계획
- 내용 없음.
3. 재료
- KDS 41 60 10에 따른다.
4. 설계
4.1 일반사항
4.1.1 범위
- 속이 빈 점토나 시멘트 재료의 콘크리트 조적조 구조의 설계는 KDS 41 60 15와 이 기준의 조항을 따른다.
- 다중겹벽의 속이 비지 않은 조적조의 설계는 4.2.1과 4.2.2를 따른다.
4.1.2 소요강도
- 홍수 지역에 위치한 구조물 설계는 홍수 재해 지역의 분류에 적합한 하중 조합을 설정하여 설계 또는 검토한다.
- 기본 하중 조합에 지하수압, 토압 (H)을 고려한 하중 조합을 추가한다.
- 홍수 위험 지도의 홍수 심도 2.0 m 이상 지역 및 해안 침수 예상도에서 정한 지역: 식 (4.1-1), (4.1-2) 사용
- 홍수 위험 지도의 2.0 m 이하 지역: 식 (4.1-3), (4.1-4) 사용
4.1.3 설계강도
- 설계강도는 공칭 강도에 강도 감소 계수를 곱한 값으로 나타낸다.
4.1.3.1 보, 피어, 기둥
- 휨에 대한 : 식 (4.1-9)에 의해 결정, 축하중이 작용하지 않을 경우 0.80으로 한다.
- 전단: 0.60
4.1.3.2 면외 하중에 대한 벽체 설계
- 휨: 계수 축하중에 따라 0.80으로 한다.
- 전단: 0.60
4.1.3.3 면내 하중에 대한 벽체 설계
- 단순 축하중 또는 휨을 포함하는 축하중: 0.65
- 속찬 충전벽: 식 (4.1-10)에 의해 구한다.
- 전단: 0.60
4.1.3.4 모멘트 저항 벽체 골조
- 축하중 유무에 따른 휨: 식 (4.1-12)에 의해 결정, 0.65보다 작거나 0.85보다 클 수 없다.
- 전단: 0.80
4.1.3.5 앵커 볼트
- 내용 생략
4.1.3.6 철근 배근
- 정착: 0.80
- 이음: 0.80
4.1.4 앵커 볼트
- 매설된 앵커 볼트의 요구 강도는 4.1.3의 계수 하중으로 결정한다.
- 앵커 볼트의 공칭 강도에 강도 감소 계수를 곱한 값이 요구 강도 이상이어야 한다.
- 앵커 볼트의 공칭 인장 성능: 식 (4.1-13) 또는 식 (4.1-14)의 값 중 작은 값
- 앵커 볼트의 면적: 식 (4.1-15) 또는 식 (4.1-16)의 값 중 작은 값
- 앵커 볼트의 공칭 전단 성능: 식 (4.1-17) 또는 식 (4.1-18)의 값 중 작은 값
- 전단과 인장을 동시에 받는 앵커 볼트는 식 (4.1-19)를 만족하도록 설계한다.
- 앵커 볼트는 단부 거리, 매입 깊이, 간격이 KDS 41 60 15(4.2.13.2, 4.2.13.3, 4.2.13.4)에 만족하도록 설치해야 한다.
4.2 보강 조적조
4.2.1 일반사항
4.2.1.1 적용 대상
- 내력벽 설계를 위해 보강되는 조적조에 적용된다.
4.2.1.2 설계 가정
- 조적조는 파괴 계수 이상의 인장 응력을 받지 못한다.
- 보강근은 조적 재료에 의해 완전히 부착되어 하나의 재료로 거동한다.
- 단근 보강된 조적조 벽 단면의 휨과 압축 하중 조합에 대한 공칭 강도는 변형률의 평형과 적합 조건으로부터 구할 수 있다.
- 조적조 압축면에서의 사용 최대 변형률: 0.003
- 보강근에 작용하는 응력도는 항복 강도와 변형률에 따라 결정한다.
- 휨 강도 계산에서는 조적조 벽의 인장 강도를 무시한다.
- 조적조의 압축 강도와 변형률은 직사각형으로 가정한다.
4.2.2 보강근 요구사항과 상세
- 보강근의 최대 크기: 29 mm
- 보강근의 위치: 기둥과 피어에서는 수직 보강근 사이의 간격은 보강근 공칭 직경의 1.5배 또는 40 mm보다 작아서는 안 된다.
- 피복: 40 mm 또는 2.5d 이상 유지
- 표준 갈고리: 180°, 135°, 90° 갈고리 적용
- 정착: 식 (4.2-1)에 의해 결정, 최소 매입 길이는 305 mm
- 이음: 식 (4.2-3)에 의한 값 또는 305 mm, 최소 이음 길이는 305 mm, 철근 이음은 용접 이음, 기계적 이음 가능
4.2.3 보, 피어, 기둥의 설계
4.2.3.1 일반사항
- 의 값은 10.3 MPa보다 작아서는 안 되며, 27.6 MPa을 초과해서는 안 된다.
4.2.3.2 설계 가정
- 부재별 설계 하중은 구조 부재의 상대적 강성을 고려한 해석에 근거를 두어야 한다.
- 모든 보, 피어, 기둥의 분배 정도를 고려하여 수평 강성을 계산한다.
- 부재의 강성 계산 시 균열의 영향을 고려한다.
4.2.3.3 소요강도
- 4.2.3.6에서 4.2.3.10까지의 요구사항을 제외하고 소요 강도는 4.1.2의 조건에 의거하여 결정한다.
4.2.3.4 설계강도
- 보, 피어, 기둥의 단면이 가지는 축방향, 전단, 휨에 대한 설계 강도는 4.1.3에서 규정하는 강도 감수 계수를 적용한 공칭 강도로 산정한다.
4.2.3.5 공칭강도
- 단면의 공칭 축력 및 공칭 휨 강도는 4.2.1.2와 4.2.3.2의 설계 가정에 의거하여 결정한다.
- 최대 공칭 축방향 압축 강도: 식 (4.2-4)에 따라 결정
- 공칭 전단 강도: 식 (4.2-5)에 의해 결정
4.2.3.6 철근 배근
- 전단 철근의 최대 간격: 단면 깊이의 1/2 혹은 1,220 mm를 초과할 수 없다.
- 휨 철근의 배근은 단면 전체에 고루 분포해야 한다.
- 하중이 대칭으로 작용할 경우 휨 철근의 배근은 대칭으로 해야 한다.
- 겹침 이음의 길이는 4.2.2(6)의 규정을 만족해야 한다.
- 용접 이음과 기계적 이음 가능, 하나의 단면에 2개 이상의 철근 이음이 있어서는 안 된다.
4.2.3.7 내진 설계
- 횡력 저항: 전단벽 또는 벽체를 가진 골조, 전단벽과 벽체를 가진 골조의 조합으로 이루어진다.
- 부재의 치수: 보, 피어, 기둥의 치수에 대한 제한 사항
4.2.3.8 보
- 보에 작용하는 계수 축방향 압축력은 0.05을 초과할 수 없다.
- 길이방향 철근 배근: 하나의 보에서는 두 종류를 초과하는 배근의 크기를 쓰지 않도록 한다.
- 가로방향 철근 배근: 최소 전단 철근비는 0.0007
4.2.3.9 피어
- 피어에 작용하는 계수 축방향 압축력은 0.03을 초과할 수 없다.
- 길이방향 철근 배근: 최소 길이 방향 철근비는 0.0007
- 수평방향 철근 배근: 최소 수평방향 철근비는 0.0015
4.2.3.10 기둥
- 길이방향 철근: 최소 4개의 철근으로 이루어져야 한다.
- 띠철근: KDS 41 60 15(4.3.6)의 규정에 따라 배근해야 한다.
4.2.4 면외 하중을 받는 벽체 설계
4.2.4.1 일반사항
- 면외 하중을 받는 벽체의 설계에 관한 것이다.
4.2.4.2 최대 철근비
- 철근비는 0.5를 넘을 수 없다.
4.2.4.3 휨 모멘트 및 변위의 계산
- 휨 모멘트 및 처짐의 계산은 부재 상·하단에 대하여 단순 지지를 근거로 한다.
4.2.4.4 이하의 축력을 받는 벽체
- 최대 휨 응력이 작용하는 위치에서 수직 응력이 0.04을 넘지 않을 때 사용할 수 있다.
- 벽체는 150 mm의 최소 공칭 두께를 가져야 한다.
- 벽체 높이의 중간 지점에 발생하는 계수 휨 응력: 식 (4.2-9)에 따라 산정
- 벽체의 설계 강도: 식 (4.2-11)에 의하여 산정
4.2.4.5 초과의 축력을 받는 벽체
- 최대 휨 응력이 작용하는 위치에서 수직 응력이 0.04 이상이며, 0.2 이하이고, 세장비 의 값이 30을 넘지 않는 곳에 사용할 수 있다.
- 공칭 전단 강도: 식 (4.2-15)에 의해 산정
4.2.4.6 변위 설계
- 수평 및 수직 사용 하중을 받는 벽체의 중간 높이에 발생하는 처짐: 식 (4.2-16)에 의해 제한
- 중간 높이의 처짐: 식 (4.2-17), (4.2-18)에 의해 산정
- 벽체의 균열을 발생시키는 휨 강도: 식 (4.2-19)에 의해 산정
4.2.5 면내 하중을 받는 벽체 설계
4.2.5.1 일반사항
- 면내 하중을 받는 벽체에 관한 것이다.
- 의 값은 10.3 MPa 이상이어야 하며, 27.6 MPa를 넘을 수 없다.
4.2.5.2 철근 배근
- 수직 방향으로 최대 1,200 mm 간격으로 최소 철근량 130 mm2, 수평 방향으로 최대 600 mm 간격으로 최소 철근량 130 mm2가 배근되어야 한다.
- 수직으로 배근된 철근량은 수평 철근량의 1/2 이상이어야 한다.
4.2.5.3 설계 강도
- 단면에 의한 설계 강도는 4.1.3.3에서와 같이, 강도 저감 계수가 곱해진 축력, 전단력 및 휨 응력과 같은 공칭 강도로 나타낸다.
4.2.5.4 축방향 강도
- 전단벽의 공칭 축방향 강도: 식 (4.2-23)에 의해 산정
- 전단벽의 단면을 통하여 발휘되는 축방향 설계 강도: 식 (4.2-24)를 만족해야 한다.
4.2.5.5 전단 강도
- 전단 강도는 다음 조건을 만족해야 한다.
- 전단 강도: 식 (4.2-25)에 의해 산정
- 공칭 전단 강도가 공칭 휨 강도에 의해 발생되는 전단 강도를 초과하는 전단 벽체: 식 (4.2-28)에 의해 산정
4.2.5.6 경계 부위의 부재
- 벽체에 압축 변형률이 0.0015 이상일 경우에 경계 부재는 전단벽의 경계 부분에 보강되어야 한다.
- 경계 부재의 최소 길이는 벽 두께의 3배이어야 한다.
- 띠철근을 경계 부재에 대하여 배근해야 한다.
4.2.6 모멘트 저항 벽체 골조의 설계
4.2.6.1 일반사항
- 보강 콘크리트 블록 조적조로 지어진 밀실하게 충전된 모멘트 저항 벽체 골조에 관한 사항이다.
- 보, 피어의 치수에 대한 제한 사항
4.2.6.2 설계 과정
- 소요 강도: 4.2.6.2(7)과 (8)에 제시된 규정 외에 필요 강도는 4.1.3의 규정에 따라 산정한다.
- 설계 강도: 골조 단면에 의한 설계 강도는 4.1.3.4에서와 같이, 강도 감소 계수가 곱해진 축력, 전단력, 및 휨 응력과 같은 공칭 강도로 나타낸다.
- 공칭 강도 산정을 위한 설계 가정: 4.2.1.2의 규정을 따라야 한다.
- 철근 배근: 부재의 축을 따라 발생하는 공칭 휨 강도는 양 단부에서 발휘되는 휨 강도 최댓값의 1/4보다 작아서는 안 된다.
- 휨 부재(보): 계수 하중에 의한 축방향 압축력은 0.10을 초과할 수 없다.
- 길이방향 철근 배근: 최소 철근비는 0.002, 최대 철근비는 0.15
- 가로방향 철근 배근: 최대 보 깊이의 1/4를 넘어서 배근될 수 없다.
- 휨을 받는 압축 부재: 축하중과 함께 휨에 저항하도록 설계된 피어에 적용된다.
- 길이방향 철근: 최소 철근비는 0.002, 최대 철근비는 0.15
- 수평 보강 철근: 최소 수평 보강 철근비는 0.0015
- 띠철근: 식 (4.2-29)의 값 이상이어야 한다.
- 피어 설계: 피어의 공칭 휨 강도는 보의 소성 힌지의 발생에 따른 피어에 발생하는 모멘트의 1.6배 이상이어야 한다.
- 전단 설계: 보나 피어의 공칭 전단 강도는 보의 휨 항복의 발생에 따른 전단력의 1.4배 이상이어야 한다.
- 접합부: 철근이 접합부까지 이를 경우 접합부의 크기는 식 (4.2-35), (4.2-36)에 따라 결정한다.
4.3 비보강 조적조
4.3.1 일반사항
4.3.1.1 저항 강도
- 비보강 조적조의 저항 강도는 단위 조적조, 모르타르, 충전재의 휨 인장 강도를 사용하여 설계한다.
4.3.1.2 보강 철근의 강도 기여
- 보강 철근은 설계 강도에 기여하지 않는 것으로 간주한다.
4.3.1.3 설계 기준
- 비보강 조적조는 균열이 발생하지 않도록 설계해야 한다.
4.3.2 휨 강도
- 비보강 조적조의 휨 강도를 산정하기 위한 가정: 조적 부재의 휨과 압축에 대한 강도 설계는 일반적인 역학의 원칙을 따른다.
4.3.3 축방향 압축 강도
- 설계 축방향 압축 강도: 식 (4.3-1), (4.3-2)를 따른다.
4.3.4 공칭 전단 강도
- 공칭 전단 강도: 조적 종류에 따라 다르게 결정
참고:
- 위 내용은 KDS 41 60 30 조적식 구조 강도 설계법의 주요 내용을 요약한 것입니다.
- 자세한 내용은 KDS 41 60 30 문서를 참고하시기 바랍니다.